Diapositiva 1 - Academia de Ingeniería

Riesgo de falla en presas.
• 1. Introducción
• 2. Presas en el mundo

Análisis de Riesgo de Falla en
Presas
Dr. Humberto Marengo Mogollón
Febrero de 2011

Riesgo de Falla en Presas
"Nada en el mundo es más flexible que el agua.
Pero cuando ataca lo firme y fuerte, nada puede
resistirla porque nada puede cambiarla".
Lao Tzu

Riesgo de falla en presas
“Es más fácil entender el movimiento de los astros que el del agua”
(Galileo Galilei)
“En cuanto al agua; vale más la experiencia que la razón”
(Leonardo da Vinci)

Riesgo de Falla en Presas
Las presas hoy en día causan una gran controversia para su construcción y
desarrollo desde el punto de vista social, ambiental y económico.
Se desplazan personas.
Se contamina el área inundada por los embalses.
Se tienen costos que superan en promedio el 30% de lo presupuestado.

Riesgo de Falla en Presas
Parece paradójico por otra parte que diversos organismos a nivel mundial
impulsen seriamente la construcción de proyectos que suministren energía con
fuentes renovables; el tratado de Kyoto ha establecido la necesidad de reducir:
Proyectos que generen energía con fuentes contaminantes.
Emisiones de contaminantes fósiles a la atmósfera, imponiendo cuotas a
cumplir y emitir el concepto de “bonos verdes”.

Riesgo de falla en presas
A pesar de la controversia:
La energía hidroeléctrica contribuye con el 20% de la generación de energía en
el mundo.
Han evitado el consumo de 22 mil millones de barriles de petróleo en el
mundo.
64 países dependen de la generación hidroeléctrica.
“Vine, ví y………….. fui conquistado”.
(Franklin D. Roosevelt)

Riesgo de falla en presas
En términos generales, en el mundo hay 100,000
registrado 36,000 para el inventario global.
grandes presas; se han
22,000 construidas en China.
6,600 construidas en EEUU.
4,300 en India.
2,700 en Japón.
México 4,083 que son 3255 pequeñas y 828 grandes presas (Grandes presas
CFE 53).

Riesgo de falla en presas
Tierra
FLEXIBLES
Enrocamiento
Materiales Graduados
Gravedad
RÍGIDAS
Arco
Machones y contrafuertes

Riesgo de falla en presas
Hay 15,800 reportadas para fines estadísticos, la distribución es:
Tierra y Enrocamiento
Concreto y Mampostería
10 650 (67.4%) 5150 (32.6%)
Tierra Enrocamiento Gravedad Arcilla Concreto Mampostería
9 890 760 3 970 760 280 140
(62.6%) (4.8%) (25.1%) (4.8%) (1.8%) (0.9%)

Riesgo de falla en presas.
Las obras hidráulicas se inician cuando el hombre se propone dominar los
escurrimientos de los ríos, para protegerse de sus crecientes y aprovecharlos
para su beneficio.
La primera presa construida fue SAAD-EL
KAFARA, en el Valle del Nilo, en el año 2500
A.C.

Riesgo de falla en presas.
La construcción de presas fue evolucionando, muchas de ellas fallaron pero se
perfeccionaron para construirse con los elementos que les dan la seguridad y
funcionalidad con la que hoy las conocemos.
Se transforma la agricultura de riego.

Riesgo de falla en presas
Ocurren variaciones
significativas en el tiempo y el
espacio.
Diferencias
En los Escurrimientos
Después de intensas
precipitaciones (generalmente
debidas a ciclones), ocurren
grandes períodos de estiaje
(sequías).

Riesgo de falla en presas.
Se han construido y se requieren
para:
Modificar la desigual
distribución en el tiempo.
Con los Acueductos y las
Conducciones, la mala
distribución en el espacio.

Riesgo de falla en presas
Indudablemente guardar el agua cuando hay
para utilizarla cuando se necesita.
El control de avenidas con la consecuente
protección a vidas y propiedades.
Utilizarla y distribuirla por medio de canales
en distritos de riego y acueductos.
Generar energía eléctrica tan vital hoy en
día.
Las presas a pesar de la controversia, hoy en
día son muestra de desarrollo regional o
nacional en muchos países del mundo.

PRESA ITAIPÚ EN EL RÍO PARANÁ; 15,500 MW INSTALADOS
Riesgo de falla en presas

Riesgo de falla en presas.
Tres gargantas:
Altura H= 181 m.
Superficie
Afectación inicial
Afectación final
Capacidad inicial
Capacidad total
A= 25,900 has.
846,000 personas.
3,000, 000 personas.
18,200 MW; (26x700MW).
22,400 MW
Costo 25,000 Mills de Dólares.

PRESAS CONSTRUIDAS EN MÉXICO
La Ingeniería de Presas y las Obras Hidráulicas
SUMINISTRO DE AGUA
Mejorar eficiencia en el
uso de agua
En zonas áridas:
recargar los acuíferos
Reciclar las aguas industriales
Almacenarla y conservarla

Riesgo de falla en presas
El hombre y el ingeniero cuando del agua se trata, se enfrenta a tres problemas
básicos a resolver:
Calidad.
Escasez.
Exceso de la misma.

Riesgo de falla en presas
La población mundial se incrementa a un ritmo tal que cada 10 años hay 1000
millones de seres humanos adicionales a los que debemos darles:
Vivienda
Infraestructura
Trabajo
Agua
Energía

Riesgo de falla en presas
Agua Utilizada
Distribución
4% de la población utiliza de 300 a 400 litros por habitante/día.
67% de la población utiliza menos de 50 litros por
habitante/día.
1400 litros se requieren incrementar al día por habitante/día.

Riesgo de falla en presas.
Recursos Hidráulicos
Las poblaciones se desarrollan en donde existen pocos recursos
hidráulicos.
En México el 80 % de la población se asienta donde existen el 20% de los
recursos hidráulicos y viceversa.

Colorado
(1867)
Yaqui
(5259)
Nazas*
(2508)
El Fuerte
Vertiente del Golfo
(13635)
Bravo
(7640)
Sinaloa
San Fernando
(1113)
Culiacan
Aguanaval
(4520)*
Soto La Marina
(2087)
San Lorenzo
(1661)
Panuco
Acaponeta
(19087)
(1362) Tuxpan (2579)
Santiago
Cazones
(16519)*
Ameca
(1459)
(1573)
Lerma Tecolutla
Armeria
(5908)
Candelaria
(901)
(1620)
Coahuayana
(1579)
Balsas
Vertiente del Pacífico
Usumacinta
(24944)
(125818)*
Volumen Medio Anual Total
Papagayo
Grijalva
128 454 Mm 3 (4386)
Tehuantepec
(2606)
Unidades en Mm 3, Fuente: Estadísticas del Agua en México,2003.
* Ambos Ríos.
Ometepc
(5843)
Vertiente Interior
Volumen Medio Anual Total
6 293 Mm 3
Verde
(4799)
Nacional
410, 000 Mm 3
Volumen Medio Anual Total
256 738 Mm 3
Suchiate
(2648)
Hondo
(738)

Riesgo de falla en presas.
En México las presas almacenan cerca de 150,000 Mm³ (del orden del
35% del escurrimiento).
Aquí, cabría hacer mención de la imperiosa necesidad que tenemos
para tratar de ofrecer muchos más proyectos que nos permitan regular
el agua y entregarla con la calidad y cantidad con la que la requerimos
en un futuro cercano.

Riesgo de falla en presas
Las presas en México pertenecen al gobierno a través de:
La Comisión Nacional del Agua.
La Comisión Federal de Electricidad.
La entonces Secretaría de Agricultura y Ganadería.
Muchas presas pequeñas fueron construidas por particulares y sin duda
no están reportadas para fines estadísticos.

Riesgo de falla en presas
Presas Construidas en México
Dependencia Años Número de presas con
altura mayor a 15 m.
Privadas para Riego - 90
Comisión Nacional de Irrigación 1926 173
Secretaría de Recursos
Hidráulicos
Secretaría de Agricultura y
Recursos Hidráulicos
1947-1976 100
1976-1988 130
Comisión Federal de Electricidad 1937-2004 53

Riesgo de falla en presas
En 1889 se instaló en Batopilas, Chihuahua, la primera hidroeléctrica en
México (22 kilowatts de potencia) y 20 años después las presas de Tenango,
Necaxa (31 500 kilowatts) y Los Leyes (éstas con materiales graduados), para
la Mexican Light and Power Company. La construcción de la presa La Boquilla,
Chihuahua, inició en 1910.
C.H. BOQUILLA (1910)
C.H. NECAXA (1909)

Riesgo de falla en presas
Presa
Infiernillo, Guerrero
Río
Balsas
Año 1963
Propósito
Generación y control de avenidas

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
Ambrosio Figueroa, Guerrero
Papagayo
Año 1964
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
Plutarco Elías
Calles, Sonora
Yaqui
Año 1964
Propósito
Generación y
control de
avenidas
Presa
Río
Netzhualcoyotl,
Chiapas.
Grijalva
Año 1964
Propósito
Generación y
control de
avenidas

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
La Angostura, Chiapas
Grijalva
Año 1975
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Chicoasén, Chiapas.
Río
Grijalva
Año 1980
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Peñitas, Chiapas.
Río
Grijalva
Año 1987
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
El Caracol, Gro.
Río
Balsas
Año 1988
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
Aguamilpa, Nayarit
Santiago
Año 1994
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
Zimapán,
Hidalgo,
Querétaro
Moctezuma
Año 1995
Propósito
Generación

Riesgo de falla en presas
Presa
Río
Huites, Sinaloa
Fuerte
Año 1996
Propósito
Generación, Irrigación

Riesgo de falla en presas
• 1. Introducción
• 2. Presas en el mundo

Consideraciones de seguridad
Según el Comité Internacional de Grandes presas
(ICOLD,1995), se define como falla o ruptura:
“El colapso o movimiento de una parte de la presa que no
puede retener el agua”.

Fallas en Presas
Los antecedentes de publicaciones del ICOLD (1974 Y 1983), plantearon dos
preguntas interesantes:
1. ¿Cuales son los principales procesos o mecanismos que causan incidentes
2. ¿Que progresos se han hecho en términos generales en los últimos años para
evitarlos.
52

Fallas en Presas
La filosofía de estas aseveraciones se refiere a la estabilidad de las presas,
no obstante cabe preguntarse si se consideran:
Avenidas excepcionales que contemplan los efectos del acarreo de
grandes volúmenes de sólidos que transportan sedimentos.
Sismos de gran intensidad.
Deficiencias estructurales en el diseño y construcción
53

Fallas en Presas
La respuesta debe darse en el sentido de que para un alto rango de
avenidas y sismos considerados como “máximos creíbles”
La seguridad de presas debe garantizarse sin exceder desde el punto
de vista económico las medidas de seguridad.
54

Fallas en Presas
La seguridad de presas ha despertado una preocupación plenamente
justificada a nivel mundial.
La súbita liberación de miles de toneladas de agua sobre asentamientos
humanos puede causar enormes pérdidas humanas y materiales, además de
graves daños al medio ambiente.
La seguridad de presas
depende principalmente de
tres factores:
Diseño
Calidad de construcción
Mantenimiento - operación.

Fallas en Presas
Diseño. Los criterios usuales de factores de seguridad, empleados a la
fecha, están empezando a ser cuestionados, usándose cada vez más los
criterios probabilísticos, los cuales son más científicos y en los que está
inherente el concepto de confiabilidad.
Es importante señalar que debe implantarse un panel que revise el diseño
del consultor o grupo que lo efectúa y que lo haga oportunamente.
56

Fallas en Presas
Construcción. Es probablemente el aspecto más difícil de todos, ya que en
la mayoría de ellas, existen compromisos políticos y sociales que obligan a
cumplir un programa en tiempo y costo que en muchas ocasiones no son
compatibles con la calidad requerida en las bases de diseño. Además el
aspecto de supervisión presenta variaciones o cambios aún en los mismos
países e instituciones.
Mantenimiento y operación. El grupo diseñador y consultor, así como el
supervisor deben formar parte del comité de inspección de las presas que
se están revisando, ya que conocen y están íntimamente ligados al
proyecto y los detalles que lo componen; lamentablemente estos aspectos
pocas veces se toman en cuenta.
57

Fallas en Presas
Las lecciones aprendidas sobre fallas de presas en el pasado,
proporcionan información valiosa para los diseñadores que buscan
garantizar la seguridad de las estructuras actuales.

De los análisis de fallas de las 15800 presas que se tienen
para fines estadísticos:
Se encontraron 107 casos de falla totales:
61 fallas ocurrieron por desbordamiento:
Durante la construcción 11 presas de tierra (T y E) y
enrocamiento y 2 en presas de concreto y gravedad (C y G)
fallaron.
De los otros 48, 7 ocurrieron por un mal funcionamiento de
compuertas y 5 por la falla de una presa aguas arriba.

Se reportaron 1105 casos de deterioro.
Se indican 107 casos de falla
( 107/15800 = 0.6772 %)
Se señalaron 145 incidentes hidráulicos; 43 en T y E (43/145 =30)
y 18 % en C y G (18/145=12.4 %).
Se podría esperar la falla de 0.006772*100000=677 presas en el
mundo: totalmente inadmisible

En resumen:
Número de presas..................15,800
No. presas con deterioro..........1,105
No. fallas totales..........................107
No. incidentes hidráulicos............145
Incidentes en T y E........................88
Incidentes en C y G.......................57

No. fallas por desbordamiento.......61
No. fallas en T y E..........................43
No. fallas en C y G.........................18
Relación fallas por desbordamiento
.........................................61/107= 57 %
Considerando factores hidráulicos:
T y E.................................43/145=30%
C y G...............................18/145=12.4%

Causas de las Fallas en Presas
Las tres principales causas de falla en las presas son:
El desbordamiento.
La erosión interna.
El debilitamiento de la cimentación.

FALLAS EN PRESAS EN EL MUNDO

Desbordamiento
La presa South Fork,
Johnstown, en 1889.
La presa Lower Otay en 1916.

Desbordamiento
En 1972 fue la presa Canyon Lake
en Rapid City, USA.
En china, en 1975 fallaron las
presas, Baquio, Shimantan y otras
más pequeñas.

Desbordamiento
La presa Oros en
construcción en Brasil en
1960.
La presa Panshet en la India
en 1961.
La presa Sempor en
Indonesia en 1967.
La presa Marun localizada en
Irán en 1993.

Erosión Interna
La migración de materiales y el consecuente desarrollo de vacíos
son tan graduales que no permiten ser detectados hasta que se
encuentran muy avanzados.
Una causa común de falla ha sido la perforación regresiva
(tubificación), por fugas debidas a gradientes hidráulicos
controlados inadecuadamente, lo cual ocurre con frecuencia a lo
largo de ductos enterrados y en los puntos de contacto con
estructuras y cimentaciones

Erosión Interna
Los suelos de arcilla dispersiva pueden tener resistencia especialmente
baja a la erosión, la falla de la presa Nahal Oz en Israel en 2001 se le
atribuyó este tipo de debilitamiento.
Igualmente la presa Zeyzoun en Siria falló en 2002.

Erosión Interna
A este fenómeno se le atribuyó la falla de la presa Sheffield en California en
1925 y la presa Van Norman también en California, USA en 1971.

Erosión Interna
Por otro lado las fuerzas sísmicas han provocado la licuefacción de los
materiales no cohesivos de grano fino en los terraplenes y en las zonas de
cimentación; en México en el 2010, el canal de Mexicali falló por esta
condición.

Presa Teton
Fue una presa de relleno de tierra de 123 metros de altura construida sobre el
río Teton, en Idaho.
La investigación de la brecha posterior a la falla reveló fracturas muy abiertas
en las caras de la trinchera clave del apoyo derecho, la cual tenía un relleno de
limo eólico frágil y altamente erosionable. La roca bajo la capa de inyección del
fondo no estaba bien sellada.

Presa Teton
La excavación, revisión y prueba de la cimentación
permitieron entender los mecanismos de la falla, la cual
resultó en la erosión y el colapso del relleno
desprotegido de la trinchera clave.

Debilitamiento de la Cimentación
En cuanto a fallas de cimentaciones que han sido asociadas con accidentes
y fallas de presas de concreto incluyen planos débiles.

Debilitamiento de la Cimentación
Entre los casos mas notables se encuentran la presa Austin en Pennsylvania
en 1911.

Debilitamiento de la Cimentación
La presa Tigra en la India en 1917.
La presa Saint Francis en California en 1928

Presa Campos Novos
Se encuentra ubicada sobre el río Canoas en el estado de Santa Catarina,
Brasil. Fue inaugurada en el 2007 con una altura 202 m, lo que a convierte en
la tercera presa más alta es su tipo en el mundo.

Presa Malpasset
Construida sobre el río Reyran en el sudeste de Francia, era una presa de
concreto tipo arco de 66.5 metros de altura, cimentada principalmente sobre
gnéis, pero con tendencia esquistosa en el apoyo izquierdo y en la parte
inferior del apoyo derecho.

Presa Malpasset

FALLAS DE PRESAS EN MÉXICO
88

Fallas en Presas Mexicanas
NÚMERO DE PRESAS CLASIFICADAS SEGÚN SU ALTURA DE CORTINA
1600
No.
1400
1200
1422
828 GRANDES PRESAS
P
R
E
S
A
S
1000
BORDOS
800
600
400
200
0
GRANDES
726
491
439
175
109
66
12 5
< 3 3 - 5 5 - 10 10 - 15 15 - 30 30 - 50 50 - 100 100 - 150 > 150
Altura de cortina (m)

Fallas en Presas Mexicanas
PROPIETARIOS DE LAS PRESAS EN MÉXICO
Particulares
863 Presas
26.08 %
37.02 %
Asociación de
Usuarios
1225 Presas
Gobienos Estatales
316 Presas
CILA
5 Presas
0.15 %
9.54 %
25.50 %
CNA
844 Presas
CFE
56 Presas
1.69 %
En la base de datos
se tienen 3308
registros con
propietario

Fallas en Presas Mexicanas
Deslizamientos. El dique Pescaditos en Temascal (Presidente Alemán) y El
Estribón (Jalisco).
Flujo de Agua. El dique Laguna (Sistema Necaxa) y La Escondida Tamaulipas.
P. TEMASCAL, OAX. P. LA ESCONDIDA, TAMPS.
95

Fallas en Presas Mexicanas
Erosión de taludes. Debido al oleaje, se presentó pérdida parcial del
enrocamiento; en la presa Abelardo Rodríguez (Sonora) y El Azúcar
(Tamaulipas).
P. EL AZUCAR, TAMPS.
96

Presa Piedra Blanca, Coah.
Primera Falla, 1999.
Fallas en Presas Mexicanas

Presa Piedra Blanca, Coah.
Segunda Falla, 2007.
Fallas en Presas Mexicanas

Fallas en Presas Mexicanas
Desbordamiento. La presa del Conejo debido al desbordamiento de la presa
de La Llave en Irapuato.
Fugas en conductos enterrados. En la presa Santa Ana, se sospecha que la
falla por tubificación fue por esta causa.
99

Incidentes en México
La Venta Gro. En 1967 se presentó una avenida de 11,800 m 3 /s que provocó
el desbordamiento de la presa y la inundación de la casa de máquinas.
C.H. LA VENTA, GRO. (1964)

Incidentes en México
El Infiernillo Mich. En octubre de 1967 se presentó una avenida de 25,200
m 3 /s que causó cavitación en los vertedores.
C.H. INFIERNILLO, GRO. (1964)
102

Estado Actual de las Presas
Hay varias presas en México que han alcanzado su vida útil o están
cerca de hacerlo y a la fecha presentan problemas serios por
azolvamiento.
Esto, reduce necesariamente su capacidad de regulación y ocasionan
sobre la cortina empujes estáticos y dinámicos (por sismos de gran
intensidad) no considerados en el diseño original.
Hay varias presas que fueron diseñadas hace más de 30 o 40 años, en
las que las condiciones hidrológicas han cambiado o bien los criterios
de diseño, no corresponden a los actuales.
103

Estado Actual de las Presas
Como ejemplo pueden mencionarse las presas Tuxpango (Ver.),
Mazatepec (Pue.), Santa Rosa (Jal.) y otras.
PRESA TUXPANGO, VER
PRESA SANTA ROSA, JAL.
104

Estado Actual de las Presas
Presa Malpaso, Zac.
Modificación y obstrucción de
las obras de excedencias.
Presa Ojocalientillo, Ags.
Obstrucción de los vertedores
por parte de los usuarios

Estado Actual de las Presas
Presa La Ventilla, SLP.
Falla de las presas debido a
obstrucciones de los vertedores.
Presa Ateto, Zac.
Riesgos de falla debido a la falta
u obstrucciones de los
vertedores.

Estado Actual de las Presas
Presa Madín, Méx.
Desarrollo de asentamientos
humanos y zonas recreativas
aguas abajo de las cortinas.
Presa El Capulín, Méx.

Estado Actual de las Presas
Necesidad de almacenar agua por arriba de los niveles establecidos,
mediante la colocación de agujas
Presa Marte R. Gómez, Tamps.
Vertedor de cresta libre con agujas

Estado Actual de las Presas
En las presas con embalses grandes el riesgo es mayor, ya que el retiro de
las agujas puede llevar un tiempo bastante largo y durante esta maniobra
la ocurrencia de una avenida extraordinaria podría presentarse antes de
retirar todas las agujas
Presa Marte R. Gómez, Tamps.
Retiro de agujas en un vertedor de cresta libre

Estado Actual de las Presas
Falta de información hidrológica durante la etapa de diseño
En presas que tienen más de 30 años en operación, no es raro que se
presenten avenidas mayores a la de diseño, ya que éstas se estimaron con
poca información y por métodos que en la actualidad han sido mejorados
Presa El Portillo II, (Cuxtepequez), Chis.

Estado Actual de las Presas
Presa La Fronteriza,
Ciudad Juárez, Chih.
Puesta fuera de servicio

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
En 1990 del 11 al 22 de agosto se presentó una avenida de 5,300 m 3 /s y la
elevación máxima del agua en el embalse fue la 102.60 msnm.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Los eventos relevantes de la avenida de 1990 fueron:
Se inundó el recinto entre la
ataguía y la presa retrasándose
la construcción por no haberse
terminado la pantalla
impermeable.
No se había terminado la
ataguía aguas abajo.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Se presentó un caído de 20,000 m 3 de roca en el túnel no. 2 que
provocó un golpe de ariete de 250 m de altura el cual salió por la
lumbrera de cierre provisional, afortunadamente la misma
sobrepresión y el gran caudal ayudaron a retirar el material producto
del derrumbe.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Durante el estiaje de 1991 se
efectuaron
amplias
reparaciones en ambos túneles
que llevó a colocar anclaje y
concreto lanzado en una
longitud promedio de 330 m
en cada túnel.
Esta acción sin duda permitió
soportar con éxito el evento de
1992.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Avenidas de 1992:
El fenómeno del Niño produjo
lluvias
inusualmente
persistentes en la mayor parte
de la cuenca del río Santiago.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Se presentaron dos avenidas extraordinarias:
Ambas fueron mayores que el máximo registrado en 50 años anteriores.
El agua rebasó la ataguía de 55 m y se almacenó en el recinto comprendido
entre la ataguía y la cortina.

Esta condición no estaba
prevista en el diseño de la
ataguía y puso en entredicho su
estabilidad.
Por otra parte causó estragos
en la cortina que estaba
parcialmente cubierta con losas
de concreto.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Las condiciones de la presa en las
obras de contención eran:
Las losas de concreto estaban
colocadas hasta la elevación 94
msnm.
La cara de la presa estaba
protegida con un riego de asfalto
hasta la cota 120 msnm.
De la 120 a la 124 estaba
protegida con plástico en espera
de ser protegida con asfalto.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
La primer avenida
extraordinaria abarcó del 16 al
20 de enero.
Se presentó un gasto pico
instantáneo de 10,880 m 3 /s que
corresponde a un gasto máximo
medio diario de 9,334 m 3 /s.
El nivel del río aumentó de la
elevación 70 msnm el día 15 a la
cota 86 el día 17 y alcanzó la
cota 99 el día 18.

El ritmo del agua creció en su
ritmo de ascenso y
aparecieron lloraderos a través
de la ataguía a la elevación
108 msnm.
Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa

A fin de evitar el colapso de la
estructura, se tomó la decisión de de
abrir un tajo en la corona del dique
fusible. El cual empezó a degradarse
y el agua entró al recinto como estaba
previsto.
Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Durante la avenida el nivel del
río alcanzó la elevación 75
msnm aguas abajo y el agua
estuvo a punto de entrar al túnel
de desfogue en construcción lo
cual hubiera provocado la
inundación de la caverna donde
se aloja la casa de máquinas.
Para evitar esto se sobreelevó
urgentemente un muro de
contención que evitó esta
situación.

Incidentes en México
C.H. AGUAMILPA, NAY. ( TUNELES DE DESVIO )
125

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
La segunda avenida se presentó
en la noche del día 25 de enero
con un gasto máximo de 7,700
m 3 /s alcanzando el río la cota
112.40 msnm entrando
nuevamente en el recinto de
manera franca por el bordo
fusible (cota 108).
A partir del día 27, el río
descendió hasta alcanzar el
nivel habitual del río.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Comportamiento de la ataguía:
El agua se almacenó en el
lado aguas abajo de la
ataguía, lo cual no estaba
previsto en el diseño original.
El nivel máximo de agua que
se alcanzó fue la 123.60
msnm.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Deformaciones:
La deformación máxima de la
ataguía fue de 15 cm en el
centro y la zona donde se
ubica el aluvión; estos
asentamientos
se
incrementaron en 5cm en el
siguiente mes.
Las inundaciones produjeron
un retraso cercano a tres
meses en la construcción de
las obras del proyecto.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
La decisión de haber construido el dique fusible permitió no perder la
ataguía aguas arriba, recuperar la obra de desvío y tener el retraso de
solo unos meses en el programa de construcción de la obra contra la
posibilidad de haber perdido más de un año de construcción.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Riesgo de falla por desbordamiento:
Al analizar la información hidrológica actualizada, se encontró que
el mínimo error cuadrático corresponde a la distribución Doble
Gumbel.
Cabe hacer notar que el gasto original de diseño de 6,770 m 3 /s
corresponde a un Tr=25 años y no a 50 años como originalmente se
había considerado.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Riesgo de falla por desbordamiento:
La probabilidad de que se presente este gasto es de:
P=1- 1/Tr=0.96
La probabilidad de falla real es de:
PF= 1-0.96=0.04
Este es el nivel de referencia a emplearse en el análisis.

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Función de comportamiento ante avenidas:
La función básica de comportamiento se adoptó como:
Fu= Hp-hg ;
donde:
Fu: es la función de comportamiento
Hp: la altura de la presa (que es un valor fijo).
hg: el nivel máximo obtenido al transitar las avenidas asociadas a
distintos valores iniciales h o del vaso de almacenamiento.

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Condiciones constructivas:
Los túneles de desvío se
construyeron con una sección
media de b=8.00m (total de
16.00m).
Se consideró un coeficiente de
rugosidad de Manning n=0.0375.

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Al considerar solo los tramos de
portales de entrada, salida y
algunos tramos en los que se
colocó concreto lanzado, se
obtuvo una condición equivalente
de rugosidad n eq =0.0232
La rugosidad equivalente conjunta
real en los túneles al considerar la
longitud total excavada en roca y
los tramos antes dichos, tuvo un
valor real n eqr =0.0326.

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La función de comportamiento se expresó como:
Fu= Hp-hg = Hp- [Qp 2 (0.0000476/b 2.40 )+ 0.776694n 2 /b 3.7337 +
Qp(-0.00185/b 0.7047 + 0.085n 2 /b 1.511 )+2.1642b 0.999 +0.00252n 2 b 0.71139 ]
Esta expresión corresponde al margen de seguridad para el
análisis de riesgo.

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Resultados obtenidos:
Al aplicar la distribución Doble Gumbel, se encontró que el Tr
real del sistema (con las condiciones constructivas antes dichas)
es de 126 años.
P F =0.007913; =2.4133
n=0.0327; b= 8.544m
Q P = 8,518 m 3 /s Tr= 126 años

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Esta probabilidad de falla es 5 veces inferior a la de referencia
de 0.04 obtenido como punto de comparación en el análisis
determinístico.
Es decir, en la realidad al hacer un análisis probabilístico, se
incrementa la seguridad real del conjunto al pasar de un período
de retorno supuesto de 50 años a uno conjunto de 126 años.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
El gasto pico se incrementó
realmente del original de diseño
Q P = 6,700 m 3 /s.
A uno de Q P = 8,518 m 3 /s cuyo
incremento es de un 27%

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Al representar las condiciones finales en el embalse se tienen las
siguientes condiciones:
Gasto pico:
Q P = 9,334 m 3 /s; Tr=311 años.
Una elevación máxima a la 123.60 msnm.
Las condiciones de falla son:
P F =0.003218;
=2.7255;
n =0.0327;
b = 8.676m

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
El período de recurrencia conjunto real que se presentó en el sitio
es de 327 años, el cual es 13 veces superior al de referencia
original.
Es decir el fenómeno natural fue significativamente superior a
cualquier previsión posible hecha o tomada por los ingenieros.
La falla era inevitable en estas condiciones.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Lo que se puede hacer sin
duda es colocar además de los
tratamientos de roca
necesarios por condiciones
geotécnicas, medidas simples.
Una de ellas es colar una
plantilla de concreto hidráulico
de regularización en el piso que
permite tener mucha limpieza
en la obra y mejorar
significativamente el coeficiente
de rugosidad conjunto del
desvío.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
• El coeficiente de rugosidad equivalente del proyecto
pasa a ser de n eqr =0.0326 a n=0.0292
• Sí además se coloca concreto lanzado en toda la
sección del túnel, lo cual es complicado pero
factible, la rugosidad equivalente pasa a ser
n eq =0.0252.
• El ancho inicial del túnel viene a ser 8.33m al reducir
un promedio de 7.5 cm a cada lado del túnel.

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El sistema trabaja con estos valores:
Para n eq =0.0252, b=8.559m
P F =0.002312; =2.8392; Q P = 9,617 m 3 /s
El periodo de recurrencia y la probabilidad de falla se incrementa un
12.9% y alcanza un valor de 433 años.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Respecto al análisis de Aguamilpa en
particular, se encontró que:
En enero de 1992 el fenómeno
meteorológico del Niño, causó serias
perturbaciones en el occidente de
México.
En Aguamilpa se presentaron dos
avenidas extraordinarias que
produjeron inundaciones del recinto
comprendido entre la ataguía y la
cortina.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Se puede concluir respecto a este tema que:
Las dos avenidas extraordinarias pusieron en evidencia el excelente
comportamiento de la presa en lo que a permeabilidad se refiere. La
alteración de la cara fue notoria en algunas zonas, pero jamás se puso
en duda la integridad de la cortina.
La inclusión del dique fusible en las últimas etapas del diseño, salvó la
ataguía de un desbordamiento incontrolado que muy probablemente
hubiera provocado su colapso.
Gracias a que la presa había alcanzado una altura considerable, se
evitaron daños serios en la planicie de Nayarit.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Respecto al análisis probabilístico se puede concluir que:
La probabilidad de falla real del sistema conjunto arroja un valor de falla 5
veces inferior al obtenido con el criterio determinístico.
Las condiciones de falla reales que se presentaron en el sitio es de 327 años,
el cual es 13 veces superior al de referencia original.
El fenómeno natural fue significativamente superior a cualquier previsión
posible hecha o tomada por los ingenieros.
La falla era inevitable en estas condiciones.

Riesgo de Falla en El P.H. Aguamilpa
Con solo colocar concreto hidráulico en la plantilla se incrementaba la
seguridad un 3.9% y pasa de 126 a 168 años.
Al colocar además concreto lanzado en las paredes de los túneles, el
incremento en seguridad que se logra es de un 12.9% y alcanza un valor
de 433 años.
Estas medidas deberán generalizarse en el diseño y construcción de
presas, ya que son simples, ofrecen condiciones constructivas seguras y
limpias y además permiten incrementar significativamente la seguridad de
nuestras obras.

Conclusiones
1. El mayor número de deterioros ocurre en presas de tierra y
enrocamiento.
2. La mayor incidencia en cuanto a fallas se refiere es por
desbordamiento ante avenidas con un 61 de 107, de las cuales
43 ocurrieron en presas de tierra y enrocamiento y 18 en presas
de concreto.

Conclusiones
3. Ante las fallas por desbordamiento, es urgente revisar las presas en
construcción y operación que no hayan tomado en cuenta para el
diseño una base de riesgo de falla.
4. Se requiere establecer un criterio que permita identificar presas
construidas con un alto riesgo potencial de falla.
5. Se deben utilizar índices y parámetros de referencia para comparar los
análisis teóricos.

Conclusiones
6. Es urgente normar la seguridad de presas.
7. Como en otros países sucede, debe establecerse desde el punto de
vista institucional y necesariamente, con organismos independientes
que tengan la, ejecutividad necesaria para que se corrijan los aspectos
negativos encontrados en las inspecciones y análisis de detalle.
8, Habrá que revisar cuidadosamente el ordenamiento territorial en el país
para tomar varias decisiones que son urgentes para garantizar vidas y
propiedades que son invaluables.

“LA GRATITUD ES LA MEMORIA DEL CORAZÓN”
(LAO TSE)